直流系統(tǒng)典型案例及常見(jiàn)配置問(wèn)題淺析

王永強(qiáng)++劉世富++張超++鞏秀中++毛慶波

[摘 要]近年來(lái)，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)多起由于直流系統(tǒng)原因?qū)е碌淖儔浩髟O(shè)備損毀、大面積停電以及發(fā)電廠運(yùn)行機(jī)組“非停”事故，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。本文就近年來(lái)國(guó)內(nèi)兩起典型直流系統(tǒng)事故案例進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上，討論直流系統(tǒng)配置中一些常見(jiàn)的問(wèn)題。本文涉及內(nèi)容對(duì)變電站及發(fā)電廠直流系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)人員的日常工作及技改方面工作，具有借鑒意義。

[關(guān)鍵詞]直流系統(tǒng)；典型案例；配置問(wèn)題 ；二十五項(xiàng)反措

中圖分類號(hào)：TP182 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）16-0032-01

1 直流系統(tǒng)概述

直流系統(tǒng)一般由蓄電池組、充電裝置、監(jiān)控裝置、穩(wěn)壓裝置、母線及饋線等部分構(gòu)成。蓄電池組是用電氣方式連接起來(lái)的用作能源的兩個(gè)或多個(gè)單體蓄電池，常用的蓄電池一般有固定型排氣式鉛酸電池、閥控式鉛酸電池和鎘鎳電池，目前，絕大多數(shù)電廠均使用閥控式。充電設(shè)備是直流系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的設(shè)備，充電方式通常有三種：初充電、浮充電和均衡充電。平時(shí)由交流電源通過(guò)充電裝置對(duì)控制系統(tǒng)與保護(hù)裝置供電，并對(duì)蓄電池充電，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障使交流電失去時(shí)，由蓄電池繼續(xù)為控制系統(tǒng)與保護(hù)裝置提供電源。直流系統(tǒng)的安全性、可靠性影響著發(fā)電廠、變電站的運(yùn)行，關(guān)系著整個(gè)電網(wǎng)的安全生產(chǎn)[1]。直流系統(tǒng)的供電對(duì)象主要有：繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置、信號(hào)設(shè)備、通信系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)電器操作、直流動(dòng)力負(fù)荷、事故照明等等。

2 直流系統(tǒng)典型案例分析

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)多起因直流系統(tǒng)原因?qū)е碌淖儔浩髟O(shè)備損毀、大面積停電以及發(fā)電廠運(yùn)行機(jī)組“非?！笔鹿?，造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失?，F(xiàn)就2016年上半年國(guó)內(nèi)發(fā)生的兩起典型直流系統(tǒng)事故案例，結(jié)合事故調(diào)查報(bào)告，進(jìn)行討論分析。

（1）陜西某變電站主變燒損事故

①情況描述：

18日0時(shí)25分10秒，韋曲變35千伏韋里III線發(fā)生故障；27秒后，故障發(fā)展至110千伏系統(tǒng)；132秒后，故障繼續(xù)發(fā)展至南郊變330千伏系統(tǒng)；0時(shí)27分25秒故障切除，持續(xù)時(shí)間共計(jì)2分15秒。事故造成#1、#2變噴油；#3、#4、#5變變燒損；部分相關(guān)避雷器、母線、開(kāi)關(guān)與刀閘不同程度損傷。同時(shí)造成330千伏南郊變及110千伏多個(gè)變電站失壓，共計(jì)損失負(fù)荷24.3萬(wàn)千瓦；停電用戶達(dá)8.65萬(wàn)。

②事故原因：

據(jù)調(diào)查報(bào)告，事故起因是35千伏電纜中間頭爆炸，同時(shí)電纜溝道內(nèi)存在可燃?xì)怏w，發(fā)生閃爆。事故主要原因是由于站外35千伏韋里III線故障，330千伏南郊變#1、#2、#0站用變因低壓脫扣全部失電，直流系統(tǒng)失去交流電源，另外，改造更換后的兩組新蓄電池未與直流母線導(dǎo)通，充電屏交流電源失去后，造成直流母線失壓，導(dǎo)致全站保護(hù)及控制回路失去直流電源，造成故障越級(jí)。

（2）遼寧某大型機(jī)組直流系統(tǒng)失電跳閘事故

①情況描述：

2016年2月29日13時(shí)39分，遼寧某廠在輪換#1機(jī)組#1給水泵時(shí)，AST電磁閥失電保護(hù)動(dòng)作，汽機(jī)跳閘，機(jī)熱工保護(hù)動(dòng)作，最終造成機(jī)組跳閘停機(jī)和設(shè)備損壞，其中：中壓14～19級(jí)隔板的葉頂汽封有磨損；中壓后汽封有輕微磨損；#2軸瓦鎢金脫胎，#1軸瓦鎢金磨損嚴(yán)重，#3、#4、#5軸瓦輕微磨損；#2內(nèi)外油擋石墨環(huán)損壞。

②原因分析：

#1機(jī)組直流系統(tǒng)正常運(yùn)行方式為兩路交流電源供電，蓄電池組浮充運(yùn)行。2016年2月4日時(shí)，#1機(jī)組直流系統(tǒng)接地報(bào)警，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn)#1機(jī)組直流蓄電池組內(nèi)部發(fā)生接地故障，已經(jīng)不具備運(yùn)行條件，退出運(yùn)行。直流電源屏兩路交流電源分別取自380V廠用段，2016年2月29日給水泵啟動(dòng)過(guò)程中，6KV廠用母線電壓降低，380V廠用段電壓隨之下降，充電模塊在超出允許工作電壓范圍（323V-475V）會(huì)閉鎖充電模塊輸出，造成#1機(jī)組直流系統(tǒng)交流充電裝置停止輸出，導(dǎo)致直流母線電壓消失，所有直流負(fù)荷全部停電，AST電磁閥失電保護(hù)動(dòng)作，爾后熱工保護(hù)動(dòng)作，6KV廠用母線電壓升高后，直流模塊不再閉鎖輸出，開(kāi)關(guān)得電跳閘，且由于快切裝置在直流母線首次失電時(shí)已閉鎖，6kV廠用IA、IB段母線同時(shí)失壓，6kV各負(fù)荷開(kāi)關(guān)低電壓保護(hù)動(dòng)作跳閘、380V廠用系統(tǒng)PCIA、IB段母線失壓，造成DCS失電、直流系統(tǒng)的兩路交流電源失電，導(dǎo)致直流母線第二次失壓，380V廠用BZT裝置無(wú)法動(dòng)作，低壓母線失電。由于油泵因電源問(wèn)題沒(méi)有及時(shí)啟動(dòng)，因此造成大機(jī)劃瓦事故。

（3）兩起事故的共同之處

通過(guò)對(duì)比不難發(fā)現(xiàn)，兩起事故均是由于直流系統(tǒng)中蓄電池組退出運(yùn)行所致。

雖然兩起事故時(shí)間和地點(diǎn)截然不同，但反映出的問(wèn)題卻是相似的。首先就是直流專業(yè)管理薄弱，直流系統(tǒng)技術(shù)監(jiān)督不到位；其次，對(duì)直流系統(tǒng)退出運(yùn)行會(huì)造成的后果認(rèn)識(shí)不足，未制定有效的防范措施；最后，直流專業(yè)技術(shù)力量薄弱，對(duì)設(shè)備性能掌握不牢。

3 直流系統(tǒng)常見(jiàn)配置問(wèn)題

目前，直流系統(tǒng)從設(shè)計(jì)、采購(gòu)、安裝到運(yùn)行管理基本都已標(biāo)準(zhǔn)化、定型化[2]，但是，在實(shí)際配置中，仍有許多單位與國(guó)家能源局《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》（國(guó)能安全〔2014〕161號(hào)）要求不符[3]，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢查，發(fā)現(xiàn)突出表現(xiàn)在如下方面：

（1）發(fā)電廠發(fā)電機(jī)組用直流系統(tǒng)與升壓站用直流系統(tǒng)共用一套，未能做到相互獨(dú)立。

（2）直流系統(tǒng)配置未充分考慮設(shè)備檢修時(shí)的冗余，充電、浮充電裝置、蓄電池組數(shù)量及與母線的連接方式，不符合要求。

（3）變電站直流系統(tǒng)采用直流小母線供電方式對(duì)負(fù)荷供電，未設(shè)置分電屏。

（4）新、擴(kuò)建或改造的直流系統(tǒng)用斷路器使用普通交流斷路器，未采用具有自動(dòng)脫扣功能的直流斷路器。

（5）新建或改造的直流系統(tǒng)未進(jìn)行直流斷路器的級(jí)差配合試驗(yàn)。

（6）現(xiàn)場(chǎng)端子箱交、直流混裝，交、直流接線出現(xiàn)在同一段或串端子排上，存交流竄入直流故障隱患。

（7）新投入或改造后的直流電源系統(tǒng)絕緣監(jiān)測(cè)裝置，仍然采用交流注入法，未按要求更換為直流原理測(cè)量直流系統(tǒng)絕緣狀態(tài)，且不具備交流竄直流故障的測(cè)記和報(bào)警功能。

上述問(wèn)題的出現(xiàn)，一方面是由于老設(shè)備和新規(guī)程不對(duì)接；另一方面是由于相關(guān)管理及技術(shù)人員對(duì)直流系統(tǒng)重視不夠，對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程理解不透以及對(duì)直流系統(tǒng)設(shè)備性能掌握不牢。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述各節(jié)論述，本文闡明了近年來(lái)國(guó)內(nèi)兩起典型的直流系統(tǒng)事故案例，并對(duì)兩起案例的共同之處及經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)進(jìn)行了論述。同時(shí)，對(duì)直流系統(tǒng)配置中普遍存在的不符合國(guó)家能源局《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》的常見(jiàn)典型問(wèn)題，進(jìn)行了列舉說(shuō)明。最后希望相關(guān)管理及技術(shù)人員，切實(shí)加強(qiáng)直流系統(tǒng)管理和專業(yè)技術(shù)知識(shí)學(xué)習(xí)，保證直流系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]于海.直流系統(tǒng)接地問(wèn)題研究：[碩士學(xué)位論文]，浙江：浙江大學(xué)，2011年.

[2]白忠敏.電力工程直流系統(tǒng)當(dāng)前問(wèn)題極其建議.直流電源電源產(chǎn)品應(yīng)用，2007年第4期.

[3]防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求（直流部分）. 國(guó)能安全〔2014〕16號(hào).

作者簡(jiǎn)介：

王永強(qiáng)（1985—），男，大學(xué)本科，工程師，主要從事電氣繼電保護(hù)工作。